高震宇

（山西省交通新技术发展有限公司，山西 太原 030012）

引言

完美无缺的结构和精准的轴心受压问题只在理论中存在[1]。在实际工程中，由于加工、装配工艺的限制，结构和构件都会存在初始缺陷[2]。对于受压构件而言，常见的初始缺陷包括构件几何初始缺陷、构件偏心受压和构件残余应力三个方面[3]。考虑这些因素的直接分析设计法可以较好的对受压钢管的挠曲和弯矩进行预测。

在受压试验中，经常出现端部首先出现破坏导致试验无法达到预期目的的情况[4]。一般认为，钢管端部破坏与端部受力面不平整等因素导致的应力集中、钢管残余应力、钢管局部破坏等因素有关。但是，以上因素并不能较好地解释部分构件为何未发生端部破坏。

1 几何初始缺陷与节点刚度

为了推导受压钢管的侧向挠曲线和弯矩曲线，需要将几何初始缺陷和节点刚度进行简化。

构件几何初始缺陷包括管端切斜、管身初始弯曲等因素。已有研究中有选择结构的一阶失稳模态或使用半波正弦曲线模拟钢管的几何初始缺陷。本研究中，采用半波正弦曲线模拟几何初始缺陷。杆件受压见图1。

图1 弹性支持杆受压示意

初始曲线函数：

式中：y0—钢管的初始弯曲，m；e0—钢管的最大初始弯曲值，m；L—受压钢管的长度，m；Z—距离A端距离，m。

在实际结构中，受压构件端部会受到各种约束。在模型中，将构件端部刚度简化为弹性抗弯铰。对任一坐标位置，截面满足：

式中：M—构件截面上提供的弯矩，N·m；……